JavaSE 7 新特性介绍

来源：互联网发布：java rss 编辑：程序博客网时间：2024/06/06 12:57

一、概述

2010-12-06，JCP投票通过了J2SE 7（JSR336）和J2SE 8（JSR337）两个版本的规范，之前大家比较关注的Lambda表达式和模块化系统则被推迟到了8中。按照Oracle的进度（"Plan B"），计划在2011年中推出Oracle JDK7，在2012年晚些时候推出JDK8。截至12月16日，JDK7的所有特性已经完成，也就是说最新的JDK7中已经包括7中所有的特性。

额外提一下此次投票情况，如下。由于Apache与Sun/Oracle关于Java授权的争端最终导致Apache宣布退出JCP。

二、特性列表

下面列出的是J2SE 7规范的参考实现Oracle JDK7的特性列表：

虚拟机：支持动态类型语言（InvokeDynamic）
语言语法：一些小的改进
核心模块：a)、类加载架构设计的升级
b)、添加URLClassLoader的关闭方法
c)、并发和集合的一些更新
国际化： a)、Unicode 6.0
b)、Locale enhancement
c)、user locale和 user-interface locale分离
I/O与网络：a)、新的I/O APIs(NIO.2)

b)、针对zip/jar的NIO.2文件系统提供者

c)、SCTP on Solaris

d)、SDP on Solaris or Linux

e)、使用windows vista IPv6协议栈

f)、支持TLS 1.2

安全：支持椭圆曲线加密算法（ECC）
JDBC：JDBC 4.1和Rowset 1.1
客户端：a）、XRender Pipeline
b)、针对jdk 6u10中提供的新功能（半透明和不规则窗体，轻重量级组件的混合使用，改进的AWT警告）创建新的平台接口
c)、Nimbus L2F
d)、JXLayer 组件
web：更新XML堆栈

三、部分特性详述

1、动态类型语言支持(Invokedynamic)

在JDK中增加了一个invokeDynamic 字节码指令和相关的APIs （JSR 292），用于在缺少静态类型信息的情况下，提高动态语言在Java虚拟机上执行方法调用的性能。

之前，在JVM中存在四种用于方法调用的字节码指令：

Invokevirtual：调用实例方法，基于类的分派。

invokeinterface：调用接口方法

invokestatic：调用一个类的静态方法

invokespecial：调用实例方法。用于特别处理超类方法，私有方法和实例初始化方法的调用。

新的invokedynamic指令在很多方面与invokevirtual类似，但是它更少由字节码的校验规则来约束，而是通过动态类型的检查来保持VM的完整性。

Invokedynamic语法：

invokedynamic <method-specification> <n>

对于<method-specification>只需指定方法名称，对描述符的唯一要求是它应引用非空对象。

由于VM只知道方法名称，对于返回类型和参数类型则是未知的，而VM需要链接并调用真实的方法，所以在JDK7中，提供了一套新的动态类型语言的链接机制——方法句柄（Method Handles），VM通过链接机制获取所需真实的方法。链接机制的相关类主要在java.dyn中。

详细内容参见：Da Vinci Machine Project

2、语法上改进

a)、自动化的资源管理-ARM

语法规则：

try ( *ResourceDeclarations* ) *Block Catchesopt Finallyopt*

其中*ResourceDeclarations*必须实现Closeable接口，可以为：

*LocalVariableDeclaration*

*LocalVariableDeclaration* ; *ResourceDeclarations

示例如下图所示，后一个方法为采用ARM的实现。

public void copy(String src, String dest) throws IOException { InputStream in = new FileInputStream(src); try { OutputStream out = new FileOutputStream(dest); try { byte[] buf = new byte[8 * 1024]; int n; while ((n = in.read(buf)) >= 0) { out.write(buf, 0, n); } } finally { out.close(); } } finally { in.close(); } } public void autoResMngCopy(String src, String dest) throws IOException {try (InputStream in = new FileInputStream(src);OutputStream out = new FileOutputStream(dest)) {byte[] buf = new byte[8192];int n;while ((n = in.read(buf)) >= 0) {out.write(buf, 0, n);}}}

一些说明：

JDK7中所有的Closeable对象都实现了AutoCloseable （public interface Closeable extends AutoCloseable）
资源实例必须实现AutoCloseable中的public void close()方法才可以
JDK7中JDBC 4.1相关接口也会更新为AutoCloseable
编译器会在代码块中嵌入变量跟踪异常状态，同时通过一种新的机制来记录隐藏异常
可以通过注解处理器来查找适合更新的已有代码 [链接]

b)、泛型示例创建时类型接口的改进—Diamond（<>）

为了使java代码清晰简短，用一个空的类型参数<>,替换之前明确列出的类型参数。例如

Map<String, List<String>> mapList = new HashMap<String, List<String>>();

替换为：

Map<String, List<String>> mapList=new HashMap<>();

使用场景：构造对象，委派给变量，传递参数

c)、简化可变参数的方法调用

减少类型安全性的警告信息，把在调用出现时的警告信息放到了方法的声明处

变化前

方法声明：

static <T> List<T> asList(T... elements) { ... }

方法调用：

static List<Callable<String>> stringFactories() { Callable<String> a, b, c; ... *// Warning: **"uses unchecked or unsafe operations"* return asList(a, b, c); }

变化后：

方法声明：

*// Warning: **"enables unsafe generic array creation"* static List asList(T... elements) { ... }

方法调用：

static List> stringFactories() { Callable a, b, c; ... return asList(a, b, c); }

d)、Switch支持字符串

private void caseStr(String s) { switch (s) { case "a": System.out.println("case:" + s); break; case "b": System.out.println("case:" + s); break; case "c": System.out.println("case:" + s); break; default: System.out.println("unknown string:" + s); } }

e)、异常的多重捕捉和更加精确的重新抛出

void test(boolean b1, boolean b2) throws BException {try {if (b1) {throw new AException();} else if (b2) {throw new BException();} else {throw new CException();}} catch (final AException|CException e){}}

f)、改进的整数值符

public void testUnderscore() {int a = 12345, b = 1_2_3_4_5, c = 1_23_4_5;int a1 = 0x12345, b1 = 0x1_2_3_4_5, c1 = 0x1_23_4_5;int a2 = 0b10101, b2 = 0b1_0_1_0_1, c2 = 0b1_01_0_1;assertTrue(a == b);assertTrue(c == b);assertTrue(a1 == b1);assertTrue(c1 == b1);assertTrue(a2 == b2);assertTrue(c2 == b2);}

3、Fork/Join框架

随着多核技术的发展，为了充分利用硬件资源，需要应用程序在更细的粒度上实现并发控制，为此，Java 7中引入了fork/join并发框架。其采用了分而治之（divide-and-conquer）的思想：

对问题进行评估，确定其大小是否更适合使用顺序解决方案；通常，可通过将问题大小与某个阈值进行比较完成。如果问题大到需要并行分解，算法会递归地将它分成多个子问题，直到每个子问题都足够小，以至于可以高效地串行化解决它们;然后把这些问题放入队列中等待处理（fork步骤），接下来等待所有子问题的结果（join步骤），把多个结果合并到一起。用于选择顺序和并行执行方法的理想阈值是协调并行任务的成本。

伪代码描述如下：

Result solve(Problem problem) {if (problem is small)directly solve problemelse {split problem into independent partsfork new subtasks to solve each partjoin all subtaskscompose result from subresults}}

Fork/Join主要类的结构图如下，其中ForkJoinTask的几个子类分别为：

RecursiveAction：无返回结果，不需要进行合并

RecursiveTask:带有返回值

AsyncAction/LinkedAsyncAction: 使用 finish() 方法显式中止

CyclicAction:可使用 TaskBarrier 为每个任务设置不同中止条件

一些说明：

Fork/Join框架使用与可用核数相匹配的适当大小的线程池，以减少频繁交换的开销。
为避免线程空闲，框架中采用了一种叫工作窃取（work stealing）的技术，可以使空闲线程从一个执行较慢的线程中窃取等待其处理的工作，其主要是通过双端队列（Deque）来实现。
Fork/Join框架是针对大的，多核系统采取的并发框架，如果少于4个核心的话，效率并不会有太多的提升。
一些额外的新特性，如ThreadLocal伪随机数产生器—ThreadLocalRandom；灵活可复用的同步barrier—Phaser等。

4、新的I/O APIs(NIO.2):

已有I/O接口的问题：

需要一个文件系统的接口而不是File类
文件名称的处理方式不是跨平台的
不支持有效的文件属性访问
不支持文件系统的高级特性，如符号链接
许多方法只返回true/false或者error而不是有效的异常信息
非阻塞I/O机制应用到Socket中,但没有用到文件系统操作中；另外，下一代网络控制器和操作系统会对异步I/O提供更好的支持

NIO.2中的主要功能：

支持大量访问文件属性，避免暴露专有API的文件系统接口以及一个实现可拔插的文件系统服务提供者接口
在Socket和文件的操作上，支持异步的非阻塞的I/O操作。
完成Socket-channel功能（JSR-51），包括附件的对绑定，配置，多播的支持。

基本对象：

FileSystem：文件系统访问接口，是访问文件的对象(Path,WatchService)生成工厂

FileRef：文件（文件或目录）引用

Path：提供独立路径

FileStore：文件存储对象，可能是存储池，设备，分区等

FileSystemProvider:文件系统的服务提供者，是FileSystem,FileRef和FileChanel的创建工厂。

WatchService:监听Watchable对象(Path)的变化和相关事件。

FileVisitor:文件访问者，实现类通过调用Files.walkFileTree来对文件树遍历

PathMatcher:判断给定路径是否符合matcher的模式

UserPrincipalLookupService:提供通过名称来查找用户和组的主体（UserPrincipal），用来判断对文件的访问权限。

主要关系结构图如下：

新旧APIs的对应关系：

java.io.File

java.nio.file

java.io.File

java.nio.file.Path

java.io.RandomAccessFile

SeekableByteChannel

File.canRead, canWrite, canExecute

Path.checkAccess . on Unix, Attributes

is used to check the permissions.

The File methods: isDirectory,isFile, setExecutable, setReadable,setReadOnly, lastModified,setLastModified, length, setWritable

replaced by java.nio.file.attributes package, which reads the attributes in a more efficient bulk operation.

new File(parent, "newfile")

parent.resolve("newfile")

File.renameTo

Path.moveTo

File.delete

Path.delete or Path.delete(boolean)

File.createNewFile

Path.createFile

File.deleteOnExit

Specified in the createFile method.

File.createTempFile

Using the DELETE_ON_CLOSE option with the createFile method. An easy way:

Path tmpFile = File.createTempFile("blah",null).toPath();

File.exists

Path.exists and Path.notExists

File.compareTo and equals

Path.compareTo and equals

File.getAbsolutePath andgetAbsoluteFile

Path.toAbsolutePath

File.getCanonicalPath andgetCanonicalFile

Path.toRealPath or normalize

File.toURI

Path.toURI

File.isHidden

Path.isHidden

File.list and listFiles

Path.newDirectoryStream

File.mkdir and mkdirs

Path.createDirectory

File.listRoots

FileSystem.getRootDirectories

File.getTotalSpace, File.getFreeSpace,File.getUsableSpace

Attributes.readFileStoreSpaceAttributes

异步I/O:

异步IO实现的目的主要基于两点：统一Socket和文件系统的异步IO APIs;充分利用操作系统提供的IO机制。

基础类：

AsynchronousChannel – 标识一个支持异步I/O的通道。
AsynchronousByteChannel – 标识一个支持读写字节的异步通道，这个接口扩展了AsynchronousChannel。
AsynchronousDatagramChannel – 标识一个面向数据报套接字异步通道，这个类实现了AsynchronousByteChannel。
AsynchronousFileChannel – 标识一个可读，写和操作文件的异步通道，这个类实现了AsynchronousChannel。
AsynchronousServerSocketChannel – 标识一个面向流监听套接字的异步通道，这个类实现了AsynchronousChannel。
AsynchronousSocketChannel – 标识一个面向流连接套接字的异步通道，这个类实现了AsynchronousByteChannel。
AsynchronousChannelGroup – 标识一个用于资源共享的异步通道组。

两种异步操作方式：

Future方式：初始化IO操作，返回java.util.concurrent.Future；在Future接口中定义检测任务是否完成的方法。示例如下：

AsynchronousSocketChannel ch = AsynchronousSocketChannel.open(); // initiate connection // wait for connection to be established or failure// Future result = ch.connect(remote); result.get(); ByteBuffer buf = ... // initiate read Future result = ch.read(buf); // do something // wait for read to complete try { int bytesRead = result.get(); } catch (ExecutionExecption x) { // failed }

CallBack方式：调用IO操作时指定CompletionHandler，其在IO操作完成或者失败时调用。

示例如下：

ByteBuffer buf = ... // CompletionHandler invoked when read completes ch.read(buffer, ..., new CompletionHandler() { public void completed(IoFuture result) { try { int bytesRead = result.getNow(); } catch (IOException x) { // error handling } } }

关于异步IO中线程调度及其管理，网上有很多详细的讨论，在此不表。

四、参考资料

1、JaveSE 7 JSR：http://jcp.org/en/jsr/detail?id=336

2、OpenJDK-JDK7:http://openjdk.java.net/projects/jdk7/

3、Mark Reinhold`s Blog：http://blogs.sun.com/mr/

4、Da Vinci Machine Project：http://openjdk.java.net/projects/mlvm/

5、Project Coin: http://openjdk.java.net/projects/coin/

6、Doug Lea：http://gee.cs.oswego.edu/dl/

7、Doug Lea：《A Java Fork/Join Framework》

8、IBM DW: http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-forkjoin/index.html

9、NIO2 Project:http://openjdk.java.net/projects/nio/

10、Tutorials: http://download.oracle.com/javase/tutorial/essential/io/fileio.html